静压试验并联机器人历史、应用及发展
浙江理工大学机电研究所 李秦川
并联机构英文名为Parallel Mechanism，简称PM，可以定义为动平台和定平台通过 至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的
一种闭环机构，它的出现可以回溯至20世纪30年代。1931年，Gwinnett在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置，如图1-1所示；1940年，Pollard在其专利中提出了一种空间工业并联机构，用于汽车的喷漆，如图1-2所示；之后，Gough在1962年发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置，如图1-3所示；三年后，Stewart
图1-1 并联娱乐装置 图1-2 Pollard的并联机构
Figure 1-1 Parallel amusement device Figure 1-2 Pollard’s PM 首次对Gough发明的这种机构进行了机构学意义上的研究，并将其推广应用为飞行模拟
器的运动产生装置，如图1-4所示，这种机构也是目前应用最广的并联机构，被称为
Gough-Stewart机构或Stewart机构。从结构上看，Stewart机构的动平台通过六个相同的
独立分支与定平台相联接，每个分支中含有一个联接动平台的球铰、一个移动副和一个
连接定平台的球铰，为避免绕两个球铰中心连线的自传运动，通常也用一个万向铰来代
替其中一个球铰。
1978年，Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器，由此拉开并联机
器人研究的序幕，但在随后的近10年里，并联机器人研究似乎停滞不前。直到80年代末90年代初，并联机器人才引起了广泛注意，成为国际研究的热点。
在国内，黄真教授在1991年研制出我国第一台六自由度并联机器人样机(图1-5)，在1994年研制出一台柔性铰链并联式六自由度机器人误差补偿器 (图1-6)，在1997年出版了我国第一部关于并联机器人理论及技术的专著。
并联机器人和传统工业用串联机器人在哲学上呈对立统一的关系，和串联机器人相
1 杨梅采摘机
[7]比较，并联机器人具有以下特点：
无累积误差，精度较高；
驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动
态响应好；
结构紧凑，刚度高，承载能力大；
完全对称的并联机构具有较好的各向同性；
高压电缆卷筒
工作空间较小；
根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间
的领域内得到了广泛应用。
图1-3 Gough并联机构 图1-4 Stewart并联机构
rs232 ttl
Figure 1-3 Gough PM Figure 1-4 Stewart PM
高速公路收费系统
图1-5 燕山大学研制的我国首台六自由度图1-6 具有弹性球铰的六自由度并联误差
并联样机 补偿器
Figure 1-5 First 6-DOF PM developed in Figure 1-6 6-DOF parallel error compensater
Yanshan University in China with plastic joints
[4]Stewart在1965年首次提出把六自由度并联机构作为飞行模拟器，开此应用的先河。目前，国际上有大约67家公司生产基于并联机构的各种运动模拟器。图1-7是Frasca
钝化膏2
公司生产的波音737-400型客机的六自由度飞行模拟器；图1-8是CAE公司生产的飞行模拟器。
图1-7 波音737-400飞行模拟器 图1-8 CAE 飞行模拟器
Figure 1-7 Boeing 737-400 flight simulator Figure 1-8 CAE flight simulator
并联机器人在工业上的一个突出应用是作为数控加工中心，又被称为并联机床或虚
[9-14]拟轴机床，是机器人技术与机床技术结合的产物。和传统的串联式加工中心相比，
并联机床具有结构简单，传动链短，刚度/重量比大，环境适应性强，响应速度快等特点，
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